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二维波达方向估计算法及其DSP实现

作 者: 彭璇
导 师: 马洪
学 校: 华中科技大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 均匀圆阵 波达方向估计 MUSIC 多基线相位干涉仪 DSP实现
分类号: TN957.51
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 46次
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内容摘要


雷电监测和预警系统的关键技术——对雷电信号进行精确定位和测向,多年来一直侧重于研究地闪信号的测向和定位,对云闪探测的研究相对较晚,且无法对多个云闪信号的来波方向进行精确估计而对其定位。MUSIC算法具有超强的分辨性能,可以将其用于对云闪信号的来波角度进行二维估计以实现对云闪信号的精确定位。MUSIC算法虽然具有超分辨率的优点,但是其算法复杂,在硬件中实现相对比较困难,运算量较大。因此可以将多基线相位干涉仪算法作为其辅助测向方法。本文采用八阵元均匀圆阵进行测向,以一片TMS320C6454作为硬件平台,利用MUSIC算法和多基线相位干涉仪算法进行估计。在采用MUSIC算法进行二维DOA估计时,首先对接收信号的协方差进行实数化预处理后,采用实对称QR法对该协方差矩阵进行特征值分解,并采用修正后的ET法实现信号源的个数估计,通过粗搜加细搜的二级谱峰搜索的方法得到信号的角度信息。重点研究了特征值分解和信号源的个数估计的定点化实现方法,并对128 bit字长的数据在定点DSP中的存储和运算作了深入的研究。在采用多基线相位干涉仪法进行单信号的二维DOA估计时,利用互相关系数法计算基线的相位差,并以长短基线法进行相位解模糊。软件实现部分重点介绍了多基线相位干涉仪法的定点化方法;数据传输部分主要介绍了负责和外部进行数据交互的HPI口和整个数据流的格式。最后给出了外场测试结果,证明了该系统能够利用多基线相位干涉仪法进行二维估计。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 论文研究背景  9-11
  1.2 国内外测向算法的发展及现状  11-14
  1.3 本文工作  14-15
2 基于均匀圆阵的二维测向算法  15-34
  2.1 二维圆阵测向模型  15-17
  2.2 基于MUSIC 算法的DOA 估计  17-25
  2.3 八元均匀圆阵的多基线相位干涉仪测向算法  25-30
  2.4 相位谱干涉仪测向算法  30-31
  2.5 基于谱峰搜索的相位干涉仪测向算法  31-32
  2.6 性能比较  32-33
  2.7 小结  33-34
3 基于均匀圆阵的二维MUSIC 算法的实现方案  34-61
  3.1 硬件平台  35-37
  3.2 协方差预处理  37-38
  3.3 特征值分解的定点化实现  38-53
  3.4 信号源的个数估计的定点化实现  53-58
  3.5 谱峰搜索  58-60
  3.6 小结  60-61
4 基于均匀圆阵的多基线相位干涉仪算法实现  61-85
  4.1 软件实现  61-74
  4.2 数据的存储和传输  74-81
  4.3 外场试验  81-84
  4.4 小结  84-85
5 总结与展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-93

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 雷达信号检测处理
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